3Dプリンティングに関する議論：3つの応用方向と4つのリスク

3D プリント技術は 30 年以上前から存在しており、この 30 年間にメディアを通じて世間の注目を集めることも多々ありました。簡単に言えば、3D 印刷技術は、デジタルモデルファイルを基に、粉末金属やプラスチックなどの結合可能な材料を使用して層ごとに印刷することでオブジェクトを構築する技術です。この技術は、宝飾品、履物、工業デザイン、建築、エンジニアリングおよび建設 (AEC)、自動車、航空宇宙、歯科および医療業界、教育、地理情報システム、土木工学、銃砲製造などの分野ですでに使用されています。

本日お勧めする記事では、3D プリントの 3 つの応用方向と、注意が必要な 4 つのリスクポイントを提案します。 3つの応用方向は、国際人道危機の解決への貢献、現代医療のパーソナライゼーションレベルの向上、地球の生態環境の保護などであり、4つのリスクポイントは、強力な製造能力が雇用を危険にさらす可能性があること、ハッカーが仮想ネットワークを使用して現実世界を脅かす可能性があること、新たな犯罪やセキュリティの脅威が引き起こされる可能性があること、国際情勢のルールが変更される可能性があることなどです。以下は原文です。

3D プリント技術については慎重になるべきだが、過剰反応や規制によってイノベーションが阻害される可能性もある。歴史は、規範構築の会話は、テクノロジーのマイナス面が適用される前に行われる場合に最も効果的であることを示しています。したがって、国家、ビジネスリーダー、政府関係者、その他の政策立案者を含む国際的な関係者は、予測可能で拘束力のある世界的な規範と基準を確立するために協力することができます。

「インターネット＋先進製造業」の代表として、3Dプリント技術は産業分野や個人分野で広く利用されています。しかし、いかなる新興技術も諸刃の剣である可能性があります。新技術がもたらす新たな推進力を享受する一方で、私たちは先を見据えて、新技術がもたらすリスクを重視し、イノベーションガバナンス能力を向上させ、科学技術が十分に発展し、人類のより良い生活に真に役立つようにしなければなりません。

人類の持続可能な発展を促進した<br /> 国際的な人道危機の解決に貢献します。 3D プリント技術は、世界で最も切迫した人道的危機である飢餓とホームレス問題と闘っています。国連の報告書によると、世界の9人に1人が飢えている。世界自然保護基金の副理事長ジェイソン・クレイ氏は、人間の基本的な食糧需要を満たすには、現在から2050年までに食糧生産を2倍にする必要があるが、現在の持続不可能な食糧生産慣行を考えると、これは不可能な課題だと述べた。 3D プリンティングは世界の食糧危機を解決する可能性を秘めています。プログラムされたレシピを通じてカートリッジに追加された材料を組み合わせるソフトウェアプログラムを作成し、最終的に 3D プリントされた食品を出力します。インクカートリッジの原料は穀物だけではなく、他の動物や植物から抽出した穀物の栄養素を含む代替品である場合もあります。

同時に、ソフトウェアにより、「シェフ」は食事をする人の特定の栄養ニーズに合わせて料理をカスタマイズすることができ、この生産方法はより環境に優しく、持続可能になります。ソフトウェアがオープンソースであれば、より多くの研究者や生産プロセスに関心のある人々が参加し、より効率的で経済的な食品ソリューションをより迅速に開発できるようになります。 3D プリント技術は住宅建設にも革命をもたらし、住宅建設をより安価で便利なものにしました。たとえば、テキサスを拠点とするスタートアップ企業 Icon は、非営利団体 New Story と提携して、セメントで平屋建ての住宅を 24 時間で 4,000 ドル未満で印刷しています。プロジェクトの最終生産バージョンは 400 ～ 800 平方フィートの住宅を建設することになっており、その設計はテキサス州オースティンの SXSW カンファレンスで初めて公開されました。同様の技術や設計手法が継続的に改善され、推進されれば、何百万人ものホームレスの人々が家を見つけるのに役立つでしょう。 3D プリント技術は、被災地や難民キャンプに基本的な物資やサービスを届ける人道支援にも使用されています。たとえば、ネパール地震が発生したとき、国連は医療インフラに必要なカスタマイズされたパイプ部品の印刷など、地震対応計画の一環として 3D プリントを活用しました。

現代医療のパーソナライゼーションのレベルを向上します。 2014年、人間の椎骨を3Dプリントされた椎骨に置き換える世界初の手術が北京で成功しました。特別に設計された3Dプリント骨は人体の構造によりフィットするように形作られており、より耐久性があり、従来の椎骨置換に比べて体の回復がより早く、より良くなるため、これは現代医学における大きな進歩と考えられています。これは、患者の解剖学的構造を模倣した 3D パーソナライズインプラントの典型的な例です。しかし、医療における 3D プリントの応用はこれにとどまりません。3D プリントされた医薬品など、パーソナライズ医療のまったく新しい分野が生まれました。慢性疾患の患者や高齢者は、毎日何十錠もの薬を服用しなければならない場合があります。研究によると、30%～50%の人が薬を正しく服用していないために治療効果が低下したり、副作用が出たりしているそうです。

3Dプリントにより、薬物成分を正確に制御でき、個人のニーズに応じて数十個の錠剤の効果を1個の錠剤に合成できます。このプロセスでは、一部の成分の表面に特殊な材料をコーティングして薬物効果の放出を遅らせることもできるため、科学者は服用後の薬物の効果を正確に制御できます。医薬品の厳しい規制により、高度にパーソナライズされた 3D プリント医薬品が患者に広く提供されるようになるまでには数十年かかる可能性がありますが、その傾向はすでに非常に明確です。 3D プリントが医療界にもたらしたもう 1 つの革新的なサービスは、医療処置の再構築です。手術を行う前に、ほとんどの医師は 2 次元画像を使用して手術のアプローチを決定しますが、この従来の画像技術はあまり正確ではありません。 3D プリントモデルは、解剖学的に固有の詳細を正確にキャプチャできるため、外科医は、特に脳や心臓など、手術が必要な人体のあらゆる部分のレプリカを作成できます。この手術シミュレーションサービスにより、複雑な手術の成功率が大幅に向上します。現代社会の発展は創造性と独創性に基づいており、3Dプリントのパーソナライズされたカスタマイズ機能も現代社会で大きく発展するでしょう。

地球の生態環境を守ります。過去の廃棄物を利用して将来の製品を作ることで消費をより効率的にすることができ、3D プリントは古い材料を新しい、より持続可能な方法で使用する可能性を切り開きます。たとえば、研究者たちは3Dプリントを使って二酸化炭素をコンクリートに変える方法を発見しており、さらに印刷プロセスに必要なエネルギーを削減して技術自体をより持続可能なものにする方法も研究しています。今年の夏、モルディブでは、サンゴ礁のない海域に世界最大の3Dプリントサンゴ礁母体装置を設置し、サンゴの成長の基盤となる母体を印刷し、これを基に自然のサンゴ礁を形成することを目指している。 3D プリント技術は、サンゴ礁だけでなく、他の種の生息地を提供することもできます。

起こりうる影響とリスク<br /> 強力な製造能力は雇用を危険にさらす可能性がある。 3D プリンターは、複雑な製品や高度にカスタマイズされた製品を生産する上で従来の製造方法に比べて大きな利点がありますが、社会的利益をもたらす一方で、労働市場に混乱を引き起こす可能性もあります。 3D プリントは、歯ブラシを製造するのとほぼ同じコストで航空機用の精密部品を大量に生産することができ、ほぼあらゆるものを印刷できる「箱の中の工場」になりつつあります。現時点では、さまざまな業界での応用は非常に限られていますが、今後数年間でこの技術の生産性とアクセス性が向上するにつれて、その影響は計り知れないものになる可能性があります。 RANDチームがインタビューした専門家は、今後数年で3Dプリンターが全消費財のわずか5％、最大で90％を生産する可能性があり、数百万の雇用が危険にさらされると推定している。

ハッカーは仮想ネットワークを利用して現実世界を脅かす可能性があります。 3Dプリント技術の進歩は、新たなサイバー攻撃を引き起こす可能性もあります。デジタルプランが物理的なオブジェクトに変換されると、ハッカーは悪意のあるコードや欠陥のある命令やアルゴリズムをプリントプログラムに簡単に取り入れ、プリンターを使用して現実世界に損害を与えることができます。このとき、ネットワークセキュリティはより重要になります。研究者らは、デスクトップコンピューターをハッキングし、ドローンのプロペラの 3D 図面のコードを数行変更する実験を行いました。印刷されたプロペラは完璧に見えましたが、離陸から 1 分 43 秒後にスリリングな光景が起こりました。小型ドローンのプロペラの 1 つが爆発し、機体が揺れて落下し、粉々に砕け散ったのです。デジタル技術が発達し、航空機エンジンなどの重要な部品の製造に3Dプリンターがますます使用されるようになると、悪意のある人物が主要機器に欠陥を埋め込んで人々を標的にする可能性があるため、こうした懸念は根拠のないものではない。

これは新たな犯罪や安全上の脅威につながる可能性があります。今年8月、米国の民間防衛企業ディフェンス・ディストリビューテッドが3Dプリント銃の設計図をインターネット上にアップロードしたことで、8つの州とコロンビア特別区の司法長官が抗議して共同訴訟を起こした。米国務省はすぐにこの行為を中止したが、その時点で図面は10万回以上ダウンロードされていた。 3Dプリント銃の技術は絶えず進歩している。当初は数発撃つと自動的に廃棄されていたが、今では30発以上連続で撃ってもまだ使える。印刷に使える材料も豊富になってきている。銃が禁止されている国では、プラスチック製の銃が金属探知機の検査を逃れて公共の場に現れることもある。これにより、新たなストリートドラッグや化学物質のカスタム印刷も可能となり、テロ組織が使用すればさらに深刻な結果を招く恐れがある。したがって、3D プリントの普及は武器の拡散につながり、世界的な紛争、過激主義、犯罪の可能性を高める可能性があります。

国際情勢のルールを変える可能性がある。 3D プリントにより、企業は輸入ではなく分散型の現地生産を選択できるようになります。企業はもはや、ある国で部品を生産し、別の国で組み立てる必要はありません。これらのすべてのステップを現地で完了できるため、現在は複雑な多国籍サプライチェーンによって支えられている国際的なつながりが弱まります。貿易制裁は常に国際紛争に対処するための主要な手段となってきました。3D プリント技術は貿易制裁の有効性を低下させる可能性があり、国家間の貿易協力の崩壊を引き起こす可能性もあります。 2060年までに3Dプリンティングによって国境を越えた貿易の4分の1近くが破壊される可能性があると予測する人もいますが、こうした貿易関係とサプライチェーンによって、第二次世界大戦以降、国家間の戦争は事実上減少しています。そのため、3Dプリンティングは現在の国家体制や国際秩序を大きく変える可能性を秘めています。

上記の分析に基づくと、3D プリントという新しい技術には注意が必要ですが、過剰反応や規制によってイノベーションが阻害される可能性があります。歴史的経験から、規範構築の対話は、技術の悪影響が及ぶ前に行われる場合に最も効果的であることが分かっており、そうすることで、国、ビジネスリーダー、政府関係者、その他の政策立案者を含む国際的主体が協力して、予測可能で拘束力のある世界的な規範と基準を確立できるようになります。たとえば、希少で危険で破壊的な原材料の流れに対する管理を強化して、特定の破壊力の高い兵器の製造に必要な材料が容易に入手できないようにしたり、プリンターにオンライン登録を義務付けて製品に追跡可能な識別番号とシリアル番号をエンコードしたり、政府機関がネットワーク技術を使用してその技術による潜在的な攻撃を阻止したり、被害を制限したりすることができます。

同時に、逆境からチャンスが生まれることもあります。かつて経済の 90% を占めていた農業が、最終的には原始的な機械製造に取って代わられたように、3D プリントが一部の労働力を代替し、新しいテクノロジーが新たな雇用と可能性をもたらしました。産業変革期に雇用問題によって生じる可能性のある苦痛を軽減するために、従来の製造業の労働者を将来の 3D プリント作業やその他のより技術的に要求の厳しい仕事に従事できるよう訓練および再訓練することができます。いずれにせよ、技術の進歩のペースは止められず、より多くの人々に利益をもたらすためには、予測可能な規制と包括的な成長が必要です。

出典：スタディタイムズ

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